核外電子排布遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特規則。能量最低原理就是在不違背泡利不相容原理的前提下，核外電子總是盡先占有能量最低的軌道，只有當能量最低的軌道占滿后，電子才依次進入能量較高的軌道，也就是盡可能使體系能量最低。洪特規則是在等價軌道（相同電子層、電子亞層上的各個軌道）上排布的電子將盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同。后來量子力學證明，電子這樣排布可使能量最低，所以洪特規則可以包括在能量最低原理中，作為能量最低原理的一個補充 。
自旋為半整數的粒子（費米子）所遵從的一條原理。簡稱泡利原理。它可表述為全體費米子體系中不可能有兩個或兩個以上的粒子同時處于相同的單粒子態。電子的自旋，電子遵從泡利原理。根據泡利原理可很好地說明化學元素的周期律。泡利原理是全體費米子遵從的一條重要原則，在所有含有電子的系統中，在分子的化學價鍵理論中、在固態金屬、半導體和絕緣體的理論中都起著重要作用。后來知道泡利原理也適用于其他如質子、中子等費米子。泡利原理是認識許多自然現象的基礎。
最初泡利是在總結原子構造時提出一個原子中沒有任何兩個電子可以擁有完全相同的量子態。一個由2個費米子組成的量子系統波函數完全反對稱。